A ansiedade com o aumento das aplicações de aminossílica hiperramificada tem menos a ver com a tecnologia e mais com a linha do tempo. Nós sabemos o que fazer. Os níveis de dióxido de carbono estão subindo. Os cientistas climáticos concordam que os humanos são um factor importante, mesmo que ainda se ouçam argumentos de que tudo é um ciclo natural. Estamos surfando nessa onda, gostemos ou não. Para abrandar a tendência, os investigadores estão à procura de combustíveis que não libertem CO2 como a gasolina.
Biocombustíveis como o etanol celulósico de milho ou switchgrass ajudam. Eles reduziram as emissões em até 85% em comparação com os combustíveis fósseis. Isso é significativo. Mas não é zero. O hidrogênio é mais limpo. Queime-o em um motor e a única saída será água. A eletricidade eólica ou solar é ainda melhor porque não produz emissões no ponto de utilização. O problema é a maturidade. Essas tecnologias ainda estão sendo desenvolvidas. Eles enfrentam obstáculos difíceis, como custos elevados e baixa relação de energia líquida. Você coloca mais energia para produzir o combustível do que queimando-o.
O petróleo ainda governa o mundo. Ele alimenta os aviões, os caminhões de carga e as usinas de energia. Domina a economia global. Então a questão se torna óbvia. Se ainda não conseguimos escapar do petróleo, porque não capturar o CO2 que este liberta?
É exatamente isso que o professor Chris Jones e sua equipe do Instituto de Tecnologia da Geórgia estão investigando. Eles desenvolveram um material chamado aminosílica hiperramificada (HAS). Ele captura e armazena emissões de dióxido de carbono. A grande questão permanece. Veremos em breve escapamentos feitos deste material? E o que exatamente é TEM?
Compreendendo a Aminosílica Hiperramificada
O nome é complicado, mas o conceito é direto. HAS é uma estrutura química projetada para capturar moléculas de CO2. Atua como uma esponja para as emissões de carbono. A equipa da Georgia Tech desenvolveu este material específico para colmatar a lacuna entre a atual dependência do petróleo e a necessidade de reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. Não é uma substituição de combustível. É uma estratégia de controle de emissões.
O material funciona interagindo com os gases de exaustão. Em vez de deixar o CO2 escapar para a atmosfera, o HAS liga-se a ele. Este processo armazena o carbono de forma estável. Impede que o gás contribua para o efeito estufa. A tecnologia ainda está em fase de pesquisa. Não é algo que você possa instalar em seu veículo atual hoje. Mas representa uma mudança na forma como pensamos sobre os motores de combustão interna.
Por que focar na captura em vez da conversão? Porque a infra-estrutura petrolífera está demasiado consolidada para ser substituída de um dia para o outro. Mudar toda a cadeia de abastecimento global do petróleo bruto para o hidrogénio ou para a electricidade renovável leva décadas. A captura das emissões na fonte oferece uma ponte. Permite que os sistemas existentes operem com uma pegada climática menor.
A ciência por trás do HAS depende da sua composição química. A parte “aminosílica” refere-se a ligações silício-oxigênio com grupos amina ligados. Estes grupos amina são reativos. Eles têm uma alta afinidade pelo dióxido de carbono. A estrutura “hiperramificada” aumenta a área superficial disponível para essas reações. Mais área de superfície significa mais CO2 capturado por unidade de material. Essa eficiência é crítica para tornar a tecnologia viável em aplicações automotivas.
Os desafios práticos da captura de carbono
Não existe almoço grátis em engenharia. O HAS enfrenta os mesmos obstáculos que outras tecnologias de combustíveis alternativos. O custo é a maior barreira. Produção de produtos químicos especializados
Por que as usinas superam os carros nas emissões de carbono
Vamos esclarecer as contas. Você pode presumir que o tubo de escape é o maior problema. Não é. Nos EUA, o carvão representa 50% da energia por trás da rede. Globalmente, a geração de energia gera 26% das emissões de CO2. Transporte? Apenas 13 por cento. Os carros são um sintoma. As chaminés são a fonte.
É por isso que o Dr. Chris Jones, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, não está olhando para o seu escapamento. Ele está observando os gases de combustão que saem das chaminés industriais. O material em questão é aminosílica hiperramificada, ou HAS. Parece areia branca. É um pó. Mas por dentro a estrutura é complexa.
Jones e sua equipe usaram ligação covalente para ligar aminas (compostos orgânicos à base de nitrogênio) com sílica (quartzo). O resultado cria uma estrutura semelhante a uma árvore com muitos galhos. Nas pontas desses ramos ficam amino sites. Esses locais são projetados para capturar moléculas de CO2 e mantê-las firmes.
Como funciona o processo de captura
Quando o gás de combustão passa por este composto, o CO2 fica preso. Ele gruda. Não se afasta. Para recuperá-lo, é necessário aquecer o material. Uma vez liberado, o dióxido de carbono pode ser capturado e armazenado. Isto é sequestro de carbono.
Mas não se trata apenas de enterrar o gás. Existe um caso de uso. Na Louisiana, uma empresa cultiva algas para biocombustível. Eles alimentam o CO2 capturado pelas algas. As algas crescem. O combustível está feito. O ciclo se repete.
Esta abordagem tem vantagens distintas sobre os métodos mais antigos. Primeiro, é reciclável. A equipe da Georgia Tech testou um único lote 12 vezes. Não houve queda perceptível na capacidade de adsorção. Em segundo lugar, ele lida bem com a umidade. O vapor de água está sempre presente nos gases de combustão, o que geralmente mata outros métodos de captura. TEM não se importa. Finalmente, a entrada de energia é baixa. A única energia necessária é o calor necessário para liberar o CO2 posteriormente.
Os obstáculos de engenharia
Ainda não é uma solução perfeita. Existem pontos de atrito. A reação entre o CO2 e os sítios aminas gera calor. O material funciona melhor em temperaturas baixas. Portanto, os engenheiros enfrentam um problema de gestão térmica. Eles precisam remover rapidamente o calor gerado para manter a ligação eficiente.
Depois, há a aplicação física. Como você coloca isso em uma chaminé? Você embala como areia? Você cria discos removíveis que vedam as aberturas da pilha? Estas são questões práticas de engenharia que permanecem em aberto.
O resultado final
Seu carro terá escapamento HAS? Provavelmente não. Armazenar carbono de cada veículo individual é demasiado dispendioso e ineficiente. A escala está errada.
Mas se a Georgia Tech conseguir limpar as chaminés, o impacto será enorme. Você está visando a maior fonte de emissões, não a menor. É uma estratégia diferente. É um balanço maior. E se conseguirem resolver os problemas de calor e de aplicação, será um caminho viável para reduzir os níveis globais de CO2. As algas na Louisiana já estão crescendo. A questão é se as chaminés seguirão.
